MOOC支撐下的以計算思維為導向的大學計算機課程教學模式研究

丁琳　王穎　馬淑萍

摘要：針對傳統大學計算機課程教學存在的問題，在分析MOOC理念的基礎上，闡述利用MOOC促進大學計算機課堂教學改革、構建新的大學計算機課堂教學模式的觀點，為新形勢下計算機課程教學改革和創新實踐型人才培養提供策略。

關鍵詞：大學計算機；MOOC；課堂教學；計算思維

0、引言

隨著信息化社會對大學生計算機知識與應用能力要求的不斷提高，大學計算機課程作為大學非計算機專業的第一門計算機基礎課程要充分體現時代特征，不斷改革創新。當前，計算思維已經成為推動人類文明進步和促進科技發展的三大手段之一，是大學生創新性思維培養的重要組成部分，因此，大學計算機課程不應僅著眼于培養學生在計算機方面的知識和技能，更要培養學生利用計算機解決和處理問題的思維能力，與大學數學、大學物理一樣成為培養和構建學生思維意識的基礎課程。考慮計算思維能力培養的目標，構建新的課程教學模式已成為當今高校教學改革的新課題和首要任務。

最近一種新的教育學習模式——大型開放式網絡課程MOOC（Massive Open Online Course）的出現開啟了在線教育的新模式，引起高等教育界的廣泛關注。越來越多的高校將MOOC引入到教學實踐中，以期深化大學的課程與教學改革，提升人才培養的質量。

對我們來說，MOOC時代下的大學計算機課程無疑產生了新的需求和形態，MOOC與課堂教學的有機融合為大學計算機教學改革的落實、教育質量提升等深層次變革帶來新的契機。

1、大學計算機教學改革

1.1 培養學生的計算思維是改革的方向

大學計算機課程的核心價值是培養學生的計算思維能力，以計算思維為導向進行大學計算機教學改革，人們對此已形成共識。如何將共識變為實踐，形成一套完整而清晰的方法體系，還需要做大量的工作。

當前大學計算機課堂教學大多以教師為中心，以教為主。教師關注計算機及其通用計算手段應用的描述和表達，偏重知識灌輸；學生是知識的被動接受者，其學習主要是“遵從、記憶和模仿”，這樣的教學難以讓學生的思維和能力得到發展。

計算思維不僅反映了計算機的原理，更重要的是體現了基于計算技術以及計算機問題求解的思路與方法，為未來應用計算機手段進行學科的研究與創新奠定堅實的基礎。對學生而言，掌握計算機知識很容易，但將這些知識貫通形成思維，最終化為能力則需要不斷訓練。大學計算機課程要實現思維性教學改革，關鍵要將貫通計算機知識的思維以可視化、可實現的方式而不是簡單化、概念化的方式傳授給學生。因此，將計算思維注入大學計算機的教學改革是對現有教學模式的挑戰，其重心是教育教學理念的轉變、教學內容的改革、教學方法與手段的再創新。

大學計算機課堂教學與學生計算思維能力需求間的差距，除了有教師自身的原因，也有兩個外在因素：一是教學內容多與課時數壓縮之間的矛盾。課程兼備理論性與實踐性，教學內容涉及范圍廣、知識點多，需要學生具備一定的計算機基礎知識才能更好地理解和掌握計算思維。通常的做法是用大量的學時講授理論，少部分的學時用在實踐上，這使得學生難以消化課內知識。二是入學時學生計算機基礎的差異。大學計算機課程的教學一直面臨著學生“非零起點”和“非同一起點”的“兩非”狀態，這給課堂教學的組織帶來困難，而計算思維內容的注入會使這種個體差異現象變得更加明顯。

因此，只有保證每個學生預先具備一定量的計算機知識，才能在課堂上更好地開展基于知識的思維性教學，從而有效解決計算思維能力在課堂教學中培養難的問題。而MOOC能夠為問題的解決提供新的手段。

1.2 對MOOC的認識

MOOC是隨著現代信息技術和教育技術的發展而產生的一種新型的教育學習模式，能為廣大學生提供更高質、高效和便利的教育資源和學習機會。在我們看來，相比于大學正規的課堂教學，MOOC的優勢可以歸納為以下幾點：

（1）更廣闊的視野。MOOC的開放性使學生能快捷且免費地學習到國內外高校各學科最優質的課程，對不同高校間相似課程進行比較和分析，有助于學生深入、全面地理解和掌握課程知識。

（2）更個性化的學習方式。MOOC不需要學生在規定的時間、地點和固定的同學一起學習，滿足了不同層次學生的個性化自主學習需求，有利于個性和潛能的發展。

（3）教學數據的挖掘與利用。MOOC不僅能給出網絡學習考核分值，還提供了學習過程數據的實時收集和分析，這為自主學習過程的激勵、監控和優化提供了更好的途徑，也為針對個體提供個性化指導打下基礎。

盡管MOOC具有上述諸多優勢，但并不意味著正規的課堂教學可以被其取代，主要有4方面的原因。一是MOOC在給學生學習帶來靈活性的同時也減弱了外在規范，學生容易放棄學習。二是MOOC提供開放的課程教學資源，但無法創造與正規課堂互動相當的氛圍和效果，學生缺乏積極思考問題的熱情，分析和解決問題的能力比較差。尤其不能創造在一起進行長時間的思想交流、協作和互相學習的教學環境，而這正是培養學生科學思維最為重要的環境。三是MOOC的受教人數眾多，教師難以對不同受教者做有針對性的長期輔導。四是MOOC難以為學生提供高水平的創新實踐體驗。

因此，MOOC應是一種輔助型的學習方式，作為課堂學習的有益補充。比較科學的做法是將MOOC與課堂教學有機結合，充分發揮兩者優勢，相互促進。

1.3 利用MOOG優勢，以翻轉思維促進教學改革

在大學計算機教學改革的思路上，我們可以以翻轉式教學改革為切入點，以自建的或其他高校的大學計算機MOOC為依托，實現正規課堂教學與MOOC的有機融合，借助MOOC改變課上講授、課后復習的傳統授課模式，將計算思維培養的過程延伸到課堂教學之前，讓學生在課前通過MOOC觀看教學視頻，先自我或通過討論進行個性化學習，再結合課堂教學實現計算思維能力培養的目標。這種安排既考慮了課堂授課時數限制和學生個體差異，也考慮了課程定位。MOOC不僅在課堂外為學習者和教學者提供了更好的學習和教學方法，同時也為課堂上進行以教師為主導的科學、高效的思維性教學活動做好知識、技能上的鋪墊和支撐，提供時間上的保障。課堂教學對于培養學生的思維能力無疑是最為重要的環節，而設計好課堂教學是培養出具有計算思維的高層次人才的關鍵。endprint

2、新型教學模式構建

2.1 教學內容的優化和更新

教師將MOOC作為大學計算機課堂教學的線上環節，讓學生預先自主學習課程理論知識。其中MOOC提供以計算思維為主線組織的知識點的教學視頻，該方式使課堂教學在內容上，從以知識和技能講解為基礎轉變為培養學生應用計算思維解決問題的能力為核心。

基于上述思路，學生需要通過MOOC預先學習知識模塊，教師在課堂上運用案例開展研討，運用問題求解方法梳理疑難點。案例的選擇要建立在對MOOC中實時記錄的教學數據分析的基礎上，應注重與學生的專業相結合，重點傳授計算機在不同學科的應用思想和方法。例如，學生通過MOOC學習構成算法思維的一系列知識點，如問題的抽象、數學建模、算法的策略設計、算法的數據結構與控制結構表達、算法的程序設計等；在課堂上，教師采用旅行商問題（TSP）案例，以問題為牽引，如TSP本質上是一個什么問題？用什么數學模型來解決？這個數學模型用怎樣的數據結構與算法來表達？算法的程序是什么？學生根據教師提出的問題進行討論，分析解決問題的相關思路，判斷哪些方法能有效地解決問題，進而在教師的引導下得到問題的解決方法或實現方法。學生通過案例貫通知識點，理解和掌握完整的求解過程和思維方法，親身感受到計算思維的作用及其可實現性。

在MOOC的支撐下，大部分的課堂學時將用于開展實踐教學，這為學生所掌握的計算機知識內化為計算思維能力創造了有利條件。課堂實踐內容的設計要注重綜合性，貼近專業需要，給學生留出創新思維的空間，不僅要強調問題抽象、求解思路和形式化描述，更要增強問題求解的多樣性和重構性，其中多樣性可以盡量激發學生的思維活動，重構性通過變化也能夠強化計算思維的訓練。同時，課堂實踐教學需著重提供基礎知識之上的拓展、創新等豐富的多層次實踐訓練和指導，著力提高每個學生的計算思維意識與創新實踐能力。

在MOOC的支撐下，課堂教學的組織可打破以往理論教學和實踐教學的界限，將這兩者融為一體，教學場所可以設在實踐教室里，師生雙方可邊教、邊學、邊做。

2.2 教學方法的改進

MOOC支撐下的大學計算機課堂教學不僅是教學內容的優化和更新，更重要的是在具體內容教學中采用怎樣的方法來實現教學目標。

由于課程理論知識的講解由MOOC來完成，因此，課堂教學能真正轉變成“以學生為中心，以學為主”，教師角色則轉變成“主導者”，發揮指導和調控作用，以互動為主開展教學活動。在師生互動方面，教師以問題為基礎進行教學引導，并鼓勵學生發現和提出問題，善于引導學生積極有效地思考、討論并解答。MOOC對教學內容的分擔使教師在這一環節能夠給予學生更充足的時間。通過MOOC的學習，學生具備了學習的基礎，能夠根據所學知識、專業和自己的興趣愛好在課堂上提出問題，探索問題求解方法，最終解決問題。在生生互動方面，借助MOOC提供的實時教學數據，教師能夠更好地指導學生進行分組，利用激勵機制和學生層次差異性所產生的合作意識，形成有利于每個小組成員發展的集體。在深層次的互動過程中，教師需從思維方面提供問題的解決工具、團隊協作策略的指導，并幫助學生及時修正錯誤的思路和方法，同時關注學生個體差異。這種教學方法提倡學生主動參與討論，通過積極地思考、思想交流、協作、實踐操作，即以“做”而非以往的“聽或看”為主介入到學習活動中，讓學生高效地參與了思維的形成與應用過程，使學生的主動性、能動性和自主合作性得到充分發揮。

2.3 綜合評價體系的改進

考核是為了實現教學目標的一種教學手段。目前，大學計算機課程考評體系一般由平時考核（30%）和期末考核（70%）兩部分組成。平時考核一般只注重學生課堂出缺勤情況，而期末考核是以測試記憶為主的知識性考核。這樣的考核方式不能全面反映學生對課程知識的學習情況，更不可能有效地反映學生掌握計算思維的程度。我們認為，MOOC支撐下的大學計算機課程考核應以思維能力為本位，改進綜合評價體系，充分發揮考核評價的引導和激勵作用，促進學生自主學習，強化創新精神和實踐能力的培養。

根據上述思路，可以通過合理地采用平時考核（40%，其中MOOC占25%）、課堂實踐考核（20%）和期末考核（40%）綜合評價學生的計算機知識水平和教學效果。在平時考核上，借助MOOC能使考核更加全面和公正，對學生從課外到課上的實際學習情況給予公正的考評。其中，課外學習情況由MOOC給出網絡學習考核分值，而課堂上的學習情況不僅注重學生出勤，更重要的是從教學過程中的互動環節獲得有效反饋。課堂實踐考核成績不僅要反映問題求解的結果，還要反映問題求解過程的多樣性與重要性，從而鼓勵學生積極思維，大膽創新。在期末考核上，需轉變為以測試思維為主的知識性考核。

3、結語

考慮MOOC的支撐作用，新構建的大學計算機課堂模式“以學生為中心、以學為中心”，以培養學生應用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，是傳統教學法的充分拓展。這樣的教學更能符合教育要培養創新實踐型人才的要求，也為終身學習能力的培養創造了條件。

以MOOC為代表的在線教育雖然還需要進一步的研發和推廣，但應該看到其對于促進高等教育改革與發展所發揮的積極作用。筆者希望能與廣大教育同仁共同探索MOOC時代下的計算思維教學改革的實踐之路。endprint